南京工业大学《工程热力学与节能技术》2021-2022学年第一学期期末试卷

自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密封线第1页，共3页南京工业大学《工程热力学与节能技术》

2021-2022学年第一学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共15个小题，每小题1分，共15分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、当研究新能源技术在智能电网中的应用时，如需求响应、分布式能源管理和智能电表等，需要实现电网的智能化运行和优化。在这些应用中，以下哪个技术的突破对于提高电网的灵活性和适应性最为关键？（）A.高性能的通信和控制技术B.先进的电力电子技术C.大数据分析和人工智能应用D.以上技术都至关重要2、在新能源的分布式发电系统中，微电网技术能够实现本地能源的优化管理和控制。微电网包括分布式电源、储能装置、负荷和控制系统等组成部分。对于一个孤立运行的微电网，如果要保证其在不同工况下的稳定供电，以下哪个控制策略是最为关键的？（）A.基于功率平衡的控制B.基于电压频率的控制C.基于优化算法的控制D.基于预测模型的控制3、在新能源技术的可靠性评估中，需要考虑设备故障概率、系统运行稳定性和应对极端环境的能力等因素。对于一个海上风电场，以下哪个因素对于其可靠性评估是最为重要的？（）A.风机基础在海洋环境中的耐久性B.海底电缆的故障风险C.海上气象条件对风机运行的影响D.以上因素都同等重要4、政策支持对于新能源产业的发展至关重要。以下关于新能源政策的描述，不正确的是（）A.政府通过制定补贴政策、税收优惠政策、价格政策等，鼓励新能源的开发和利用B.新能源政策可以引导社会资本投向新能源领域，促进产业的快速发展C.政策的稳定性和连续性对于新能源企业的长期规划和投资决策非常重要D.政府对新能源产业的政策支持是无条件的，不需要考虑产业发展的实际情况和市场机制5、新能源汽车的发展对于减少传统燃油汽车的尾气排放和能源消耗具有重要意义。纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车是目前新能源汽车的主要类型。在城市通勤场景中，对于一位消费者来说，如果主要关注车辆的使用成本和续航里程，以下哪种新能源汽车类型可能是最合适的选择？（）A.纯电动汽车B.混合动力汽车C.燃料电池汽车D.以上都不合适6、当探讨新能源技术在太空探索中的应用时，如卫星的能源供应、月球基地的能源保障等，需要考虑太空环境的极端条件和特殊要求。在这些应用中，以下哪种新能源技术具有最大的发展潜力？（）A.空间太阳能电站B.核能源技术C.高效的燃料电池技术D.以上技术都有潜力7、对于新能源汽车的发展，电池技术是关键因素之一。目前市场上有多种不同类型的电动汽车电池技术。假设一位消费者在选择购买新能源汽车时，最关注车辆的续航里程和充电时间。以下哪种电池技术可能最符合他的需求？（）A.磷酸铁锂电池，安全性高，成本较低，但能量密度相对较低B.三元锂电池，能量密度高，但成本较高，且在高温下安全性略逊一筹C.镍氢电池，成熟可靠，但能量密度和充放电性能不如锂电池D.固态电池，具有高能量密度和安全性的潜力，但目前尚处于研发阶段，成本高昂8、新能源的并网技术对于电力系统的稳定运行和高效利用至关重要。以下关于新能源并网的描述，不正确的是：（）A.新能源发电的间歇性和波动性会对电网的频率和电压稳定造成影响，需要采用相应的控制策略和储能装置来平衡B.智能电网技术可以实现新能源与传统能源的协同优化调度，提高电力系统的灵活性和适应性C.新能源并网需要解决电网的接入标准、继电保护和电能质量等问题，以确保电网的安全可靠运行D.新能源的大规模并网不会对现有电网的架构和运行方式产生任何影响，可以直接接入而无需进行改造9、新能源在全球范围内的分布并不均衡。以下关于新能源分布的描述，不正确的是（）A.太阳能资源在赤道附近和高海拔地区较为丰富，如非洲、南美洲和我国西部地区B.风能资源主要分布在沿海地区和开阔的平原地区，如北欧、美国中部和我国东部沿海地区C.水能资源主要集中在河流落差大、水量丰富的地区，如南美洲的亚马逊河流域和我国的西南地区D.新能源的分布是固定不变的，不会随着技术进步和环境变化而发生改变10、新能源在建筑领域的应用越来越受到关注。以下关于新能源建筑的描述，不正确的是（）A.太阳能光伏建筑一体化可以将太阳能电池板与建筑外观相结合，实现发电和美观的双重效果B.地源热泵系统可以利用地下热能为建筑物供暖和制冷，节能效果显著C.新能源建筑的建设成本较高，但其运行成本较低，长期来看具有较好的经济效益D.新能源建筑的发展已经非常成熟，不存在任何技术和市场障碍11、在新能源储能技术的研究中，除了提高性能和降低成本外，安全性也是一个重要考量因素。假设一种新型的储能技术正在研发中，以下哪种特性对于保障其安全性最为关键？（）A.过充过放保护机制，防止电池过度充电和放电B.热管理系统，有效控制电池工作温度，防止过热C.短路保护功能，在发生短路时迅速切断电路D.电池材料的稳定性和化学惰性，降低发生危险反应的可能性12、关于新能源技术中的能源效率提升措施，以下哪一项阐述是最深入的？（）A.提升新能源技术的能源效率涉及多个方面，包括优化系统设计、采用高效的能量转换设备、改善能源管理策略等。在太阳能系统中，通过精确跟踪太阳位置和优化电池板排列提高光能接收效率；在风能系统中，设计更符合空气动力学的叶片和优化发电机控制提高风能转化效率。同时，利用智能监测和控制系统实现能源的合理分配和高效利用B.能源效率提升措施效果不明显，不值得投入精力C.提升能源效率主要依靠设备更新，其他方法作用有限D.新能源技术的能源效率已经很高，无需进一步提升13、新能源技术的发展离不开材料科学的支持。在研发新型高效的太阳能电池材料时，以下哪种材料特性对于提高电池性能最为关键？（）A.高的载流子迁移率，促进电荷传输B.宽的能带隙，吸收更多的太阳光C.良好的稳定性和耐候性，延长使用寿命D.低的制备成本，便于大规模生产14、在新能源技术中，有关氢能源的存储和运输方式，以下哪一种描述是最全面的？（）A.氢能源的存储方式包括高压气态存储、低温液态存储和固态材料存储。高压气态存储成本较低，但存储密度有限；低温液态存储能提高存储密度，但能耗高且需要良好的绝热措施；固态材料存储具有较高的安全性和潜在的高存储密度，但仍处于研究阶段。运输方面，管道运输适合大规模、长距离输送，但建设成本高；液氢槽车运输适用于中小规模运输，但存在蒸发损失B.氢能源的存储和运输问题无法解决，限制了其大规模应用C.氢能源的存储和运输只需要采用一种方式即可，不需要多种方式结合D.氢能源的存储和运输方式简单，不存在技术难题15、生物质能作为一种可再生能源，具有广泛的来源和应用前景。在生物质能的利用中，以下说法不正确的是：（）A.生物质发电可以通过直接燃烧生物质、气化或沼气发酵等方式实现，将生物质能转化为电能B.生物柴油是一种由植物油或动物脂肪制成的可再生燃料，其性能与传统柴油相似，但在低温下流动性更好C.生物质能的利用过程中不会产生任何污染物，是一种完全清洁的能源D.生物质乙醇可以通过发酵农作物中的淀粉或糖类物质制取，可作为汽油的替代品在交通领域使用二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）深入研究新能源技术在清洁和保洁服务中的应用和效益。分析新能源在清洁车辆、保洁设备中的能源驱动方式，以及如何提高清洁服务的效率和降低环境影响。2、（本题5分）全面论述新能源在交通基础设施中的应用，如高速公路的太阳能路灯、桥梁的风能发电装置等。分析这些应用对交通基础设施的能源自给和节能减排的贡献，以及在实施过程中的技术要求和维护管理要点。3、（本题5分）深入探讨新能源技术在仪器仪表行业的应用和精准能源管理。分析仪器仪表的运行和制造过程中的能源需求和精度要求，阐述新能源技术（如微能源采集、低功耗新能源供电）如何实现仪器仪表的精准能源管理和可持续运行，研究相关技术在该行业应用的技术突破和应用案例。4、（本题5分）详细阐述新能源在边境地区和特殊地理环境中的应用，如高原、海岛等地区的新能源供电和能源保障。分析这些地区的能源需求特点和新能源应用的适应性，以及面临的技术和运维难题。三、计算题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一辆新能源卡车搭载了一组容量为200kWh的锂离子电池，电池的能量密度为200Wh/kg，车辆百公里耗电量为60kWh。计算电池组的重量。若电池的充放电效率为90%，使用快充充电桩（充电功率为120kW）将电池充满需要多长时间？如果该车每天行驶300公里，电费为1.5元/度，计算每天的电费支出。2、（本题5分）一家工厂计划安装一套屋顶太阳能光伏发电系统，屋顶面积为5000m²，光伏电池板的安装密度为100W/m²，年日照时间为1600小时，系统效率为75%。计算该系统的年发电量。如果工厂的年用电量为800000kWh，计算光伏发电能够满足的比例。3、（本题5分）一座风力发电场安装了50台单机容量为2兆瓦的风力发电机组。该地区年平均风速为7米/秒，风机的利用系数为0.4，年运行小时数为2500小时。计算该风力发电场的年发电量。如果每度电的上网价格为0.5元，计算该电场的年发电收入。同时，假设该电场的建设成本为5亿元，设备维护成本每年为2000万元，计算多少年能够收回成本？4、（本题5分）某生物质气化发电系统，每小时消耗生物质原料2吨，生物质的气化效率为70%，燃气热值为5MJ/m³，发电效率为30%。计算该系统的发电功率。如果生物质原料价格为400元/吨，上网电价为0.5元/度，计算每小时的发电收益和原料成本，判断该系统是否盈利。5、（本题5分）一座50MW的风电场，采用直驱永磁风力发电机，每台风机容量为2.5MW，叶轮直径为120m。该地区年平均风速为7m/s，空气密度为1.2kg/m³，风机的功率系数为0.45。计算需要多少台风机，并估算风电场的年发电量。假设风机的可用率为90%，尾流损失系数为7%，计算实际年发电量。四、综合题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）新能源技术的发展带动了相关产业的升级和转型。请深入研究新能源汽车产业链的构成，包括上游原材料供应（如锂矿、钴矿）、中游零部件制造（如电池、电机、电控）和下游整车生产与销售。分析新能源汽车产业发展对传统汽车产业的冲击和影响，以及传统汽车企业的转型策略。探讨如何通过产业政策和创新驱动，促进新能源汽车产业链的协同发展和优化升级。2、（本题10分）新能源的发展带动了相关材料和零部件产业的创新。请详细论述新能源领域中关键材料（如光伏材料、锂电池材料、储氢材料）和零部件（如逆变器、控制器、传感器）的技术进展和市场需求。分析材料和零部件创新对新能源系统性能提升、成本降低和可靠性提高的作用，研究如何加强材料研发、产业协同和质量控制来推动新能源相关材料和零部件产业的发展，提升我国新能源产业的核心竞争力。3、（本题10分）论述新能源在建筑领域的应用，如太阳能热水器、光伏建筑一体化（BIPV）、地源热泵系统等。分析这些技术的工作原理、节能